Раздел 9. ВНУТРІШНЬОПОПУЛЯЦІЙНІ ОТНОШЕНИЯ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПОПУЛЯЦИЙ

9.2 Хищничество

Основные понятия и термины: хищник, хищничество, уравнения хищничества Лотки-Вольтерры, численная реакция хищника, динамика системы "хищник - жертва."

Хищничество - это односторонняя связь между хищником и жертвой, с которого хищник получает выгоду от совместного существования с жертвой, испытывает на себе неблагоприятное воздействие. Это особенно жестокая форма межвидовых взаимоотношений является одним из важных факторов, влияющим на рост популяции.

Стоит отметить, что нет единства экологов в определении понятия хищник, поскольку оно имеет разные оттенки. Надо четко разграничить понятия плотоядные животные и хищники.

Хищниками называют животных и растения, охотятся и поедают жертву. Типичным хищникам свойственно охотничье поведение, агрессия и азарт, их жертвами являются животные, способные противостоять и защитить себя (системы лев-зебра, лиса-заяц, уж-лягушка, паук-муха и т.д.).

Однако, нельзя считать хищником-охотником дятла, воробья, синицу, ласточку, которые питаются насекомыми, их личинками, семенами растений. Если размеры животных-жертв значительно меньшие размеры животных, которые ими питаются, то численность объектов поживи высокая, они легкодоступные, тогда деятельность плотоядного животного превращается в изыскания и ловли добычи. Такой способ питания плотоядных сборщиков жертв свойственный комахоїдним животным.

Некоторые экологи считают частичным хищением даже поедание растений рослиноїдними животными, поскольку они поедают не целое растение, а только часть ее. Исходя из такой трактовки хищничества, выделяют типичных хищников, хищников с пасовищним типом питания, паразитоїдів и паразитов.

Согласно вида жертвы различают: хищники м ’ясоїдні, хищники растительноядные и хищники всеядны.

В процессе эволюции хищники производили в себе поведение охотника, а жертва - систему отпора и защиты.

В связи с хищническим образом жизни у хищников производились различные формы приспособления к ловли и ловли жертв. К ним относятся: лучшее развитие органов чувств, быстрые и точные нападні удары, ловкость и быстрый бег, молниеносная реакция, подкрадывания и разнообразные конкретные, относительно среды жизни, адаптивные признаки вида (длинные липкие языки, прикрепленные передним концом, точный прицел ним в лягушек, хамелеонов, ящериц; загнутые ядовитые зубы у змей; паутина и ядовитые железы у пауков и другие) (рис. 9.7).

Рис. 9.7. Охота паука.

Ожидая на добычу, паук обычно прячется вблизи сетки в потайном гнезде, сделанном из паутины. От центра сетки до гнезда натянуто сигнальную нить. Когда муха, маленькая бабочка или другое насекомое попадает в сетку и начинает в ней копаться, сигнальная нить колеблется. За этим знаком паук выходит из своего убежища и набрасывается на добычу, густо опутывая ее паутиной. Он устромлює в нее коготки верхних челюстей и впрыскивает внутрь тела яд. Потом паук на определенный время оставляет добычу и скрывается обратно в свое тайное гнездо.

Интересным примером адаптации хищника и жертвы есть скворцы и сокол-сапсан. Сапсан, которому присущ очень острое зрение, ловит добычу в воздухе. Сложив крылья, он камнем падает вниз на жертву-птицу, что летит ниже, развивая при этом скорость до 300 км/ч. Скворцы, заметив сапсана, чтобы избежать его атаки, моментально сбиваются в кучу. Сапсан не решается нападать на них в таком состоянии.

Характерной чертой хищников является широкий спектр питания. Специализация, то есть питание определенным видом, ставила бы их в определенную зависимость от численности этого вида. Поэтому большинство хищных видов способна переключаться с одной добычи на другую, что является в настоящее время доступнее. Эта способность является одним из необходимых экологических приспособлений в жизни хищника.

Жертвам тоже свойственны разные способы пассивной и активной защиты от хищников. При пассивном способе защиты развиваются защитная окраска, твердые панцири, шипы, умение находить безопасные места. Активный способ защиты обусловлен развитием у жертв органов чувств, скорости бега, обманливої поведения, что сопровождается совершенствованием нервной системы.

Функционирование сложной системы "хищник-жертва" методом моделирования исследовали экологи Лотка и Вольтерра.

Для ее характеристики они предложили еще в 1925 г. простую пару уравнений для жертвы

(9.5) и хищника (9.6):

где N₁ - плотность популяции жертвы;

N₂ - плотность популяции хищника;

 r₁ - удельная скорость увеличения популяции жертвы;

 d₂ - удельная скорость гибели популяции хищника;

p₁ и р₂ - константы хищничества.

Каждая из популяций находится в зависимости друг от друга. В случае отсутствия хищника популяция жертвы растет экспоненциально (в геометрической прогрессии). Число контактов между особями хищника и жертвы выражается произведением плотностей этих двух видов (N₁N₂). Максимальная скорость увеличения популяции хищника определяется произведением p₁N₁N₂. Уменьшение скорости роста популяции жертвы тоже выражается произведением p₂N₁N₂ со знаком "минус" - в уравнении жертвы.

Рис. 9.8. Колебания численности жертвы в зависимости от численности хищника.

Эти уравнения хищничества касаются выявление циклических колебаний численности популяций жертвы и хищника (рис. 9.8), но не учитывают возможность существования в течение определенного периода стабильной популяции. В этом случае не меняются ни плотность хищника, ни плотность жертвы. Хищник не может начинать истребление популяции жертвы до того времени, пока она не достигнет почти предельной плотности. Если популяция жертвы быстро растет,хищник становится эффективным фактором снижения ее численности и может довести ее до самого низкого уровня, от чего погибнет сам, если не переключится на другую жертву.

Чаще всего в природе встречаются случаи с затухающими колебаниями численности хищника или жертвы (рис. 9.9).

Рис. 9.9. Кривые вчистую и пополнение популяции жертвы при различных интенсивностях хищничества.

Черным указано чистый рост численности жертвы, а белым - ее сокращение.

А - неэффективны хищники, несущественно уменьшают численность жертвы; ее популяция остается вблизи уровня равновесия (точка с);

Б - рост эффективности хищников при низкой плотности жертвы может привести к регулированию ее сбоку хищника (точка а);

В - если численность жертвы ограничена емкостью среды, то хищники могут эффективно регулировать популяцию жертвы и точка равновесия исчезает;

Г - когда популяция жертвы виїдається полностью, точка равновесия отсутствует.

При низкой плотности хищника численность жертвы растет, а при высокой - уменьшается. Закономерный характер такого влияния, предусмотренный моделированием этих процессов в лабораторных условиях, в природе нарушается под действием различных факторов среды. Если, например, сильная засуха или морозы или инфекционная болезнь значительно уменьшат популяцию хищника и ее численность долгое время будет низкой, то независимо от того, будет она восстанавливаться, произойдет рост численности жертвы. Эта ситуация часто случается в сельском хозяйстве, когда вредитель (насекомые, мышевидные грызуны) внезапно дает угрожающий вспышка численности. После такой вспышки хищники (птицы или другие) не могут регулировать популяцию вредителя, поэтому и используют пестициды, способные резко снизить численность вредителей и восстановить снова регуляторное воздействие хищников. Однако, неэффективные хищники не могут регулировать популяции жертвы при низкой ее плотности поскольку несущественно уменьшают численность жертвы, оставляя численность популяции около уровня равновесия, определяется имеющимися в среде ресурсами.

Стабилизации отношений хищник-жертва способствует неэффективность хищника или бегство жертвы, наличие на территории других кормовых ресурсов, а также определенная лимитирующая действие факторов среды (рис. 9.9).

Реакция хищника на рост численности популяции жертвы увеличением своей численности за счет рождаемости или иммиграции (поступления) новых особей из других территорий называется численным реакцией.

Функциональной реакцией называют зависимость скорости поедания жертвы отдельной особью хищника от плотности популяции жертвы. Функциональная реакция многих хищников растет медленнее при низких чисельностях жертвы, чем при высоких.

Считают, что двустороннее взаимодействие хищник-жертва, которая характеризуется замедлением реакции хищника на увеличение численности жертвы, является нестабильной. Ограничивая рост популяции части видов, хищники играют роль регуляторов в группировке и этим самым способствуют пополнению его другими видами.

На основе наблюдений эколог Г.Уиттэкер пришел к выводу, что:

1. Растение-жертва выживает, если находит укрытие от хищника. Для подтверждения этого он приводит пример с зверобоем обыкновенным (Hypericum perforatum), который был завезен из Европы в западные штаты США. Он ядовит для скота, поэтому не поїдався ней и стал главным сорняком пастбищ. Вместе с этим сорняком был завезен из Европы жук (Chrysolina quadrigemina), который питается им. Он тоже так быстро размножился, что фактически истребил зверобой. Тот остался под покровом леса, в тени, где стал недоступным. Вследствие этого сократилась и популяция жука.

2. Относительная стабильность растения поддерживается хищником, который предотвращает чрезмерное разрастание ее на пастбище.

3. Современное распределение растений предопределяет хищник, а не устойчивость растения к условиям среды.

Крупные травоядные млекопитающие поедают 30-60% луговой растительности.

Синицы большие расклевывают зимой стебли дудника (семейство сельдерейных) в поисках личинок насекомых, которые в них поселяются. При условии заселения стеблей растения меньше, чем на 5%, синицы из них не собирают пищи. Аналогичная закономерность наблюдается и в дроздов, которые во время миграции не задерживаются на лесных участках, где производительность плодов рябины ниже 2,5-3 кг/га.

Следовательно, количество корма не безразлична для животных, поскольку ее поиски требуют времени и затрат энергии.

Однако, необходимо заметить, что растительноядные животные нельзя считать типичными хищниками, поскольку, как уже отмечалось, они поедают только часть растения. Поэтому экологам необходимо основательно изучать механизмы взаимодействия между растениями и рослиноїдними животными, между хищниками и паразитами и их жертвой, без чего не можно формировать агробіоценози и определять нормы эксплуатации популяций взаимодействующих организмов.